طراحی و ساخت حسگر بر پایه کامپوزیت پلی(الکتیک اسید)/نانولوله کربنی به منظور شناسایی بخارات آلی فرار

در سال های گذشته, مطالعات بسیاری در زمینه شناسایی و تشخیص ترکیبات آلی فرار صورت گرفته است. شناسایی این ترکیبات فرار در صنایع متعددی مانند کنترل آلودگی هوا, کنترل کیفیت هوا, بسته بندی مواد غذایی, کنترل کیفیت مواد غذایی, تشخیص بیماری ها, کشاورزی و. . . مورد توجه قرار گرفته است. با وجود این پژوهش ها حساسیت و انتخاب پذیری حسگرهای شناسایی ترکیبات فرار نیازمند بهبود می باشند. در این پژوهش لایه حساس کامپوزیت پلیمری رسانا بر پایه پلی (لاکتیک اسید) به عنوان ماتریس و نانولوله های کربنی به عنوان فاز رسانای پراکنده جهت شناسایی بخارات آلی فرار تهیه شده است. برای این منظور فیلم متخلخل کامپوزیتی به کمک روش جدایی فازی القایی خشک توسط ضدحلال آماده گردیده است. در این ساختار از حلال کلروفرم (با دمای جوش پایین و فراریت بیشتر) و ضدحلال اتانول (با دمای جوش بالاتر و فراریت کم تر) استفاده شده است. ساختار به دست آمد جهت شناسایی بخارات متانول, تولوئن و کلروفرم مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار و مورفولوژی کامپوزیت متخلخل تهیه شده توسط تست های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آزمون اندازه گیری سطح ویژه سه نقطه ای (BET) مورد مطالعه و بررسی گرفتند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که فرآیند جدایی فازی القایی منجر به تشکیل ساختار متخلخل با مورفولوژی سلول باز شده است. میزان سطح ویژه بدست آمده برای فیلم کامپوزیت پلیمری تهیه شده برابر با 3/22 m2gr-1 می باشد که در مقایسه با نمونه های متراکم نشان دهنده افزایش چشم گیر میزان سطح ویژه می باشد. نتایج تست بخار نشان دهنده بهبود چشم گیر پاسخ نمونه های متخلخل در مقایسه با نمونه های متراکم می باشد. به طوری که نمونه متراکم در مقابل غلظت 100 ppm از بخار تولوئن هیچ پاسخی نشان نمی دهد در حالی که نمونه متخلخل در مقابل همان غلظت پاسخی در حدود 14/0 % نشان می دهد. علت این مساله را می توان به افزایش سطح ویژه لایه حساس و بهبود ضریب نفوذ مولکول های بخار و افزایش امکان دسترسی آن ها به سایت های فعال حسگر دانست. همچنین روند پاسخ و انتخاب پذیری حسگر به دست آمده در مقابل بخارات هدف براساس پارامترهای ترمودینامیکی مانند پارامتر برهم کنش فلوری-هاگینز و پارامتر حلالیت هنسن مورد مطالعه قرار گرفته است.